JP2008533708A - Solar sensor with MID technology - Google Patents

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プレー・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング
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Abstract

少なくとも１つの光電素子（２，３，１４）が、単部品構成または複数部品構成の、ＭＩＤ技術による支持部材（４，１３）上に固定されている、自動車に作用する太陽放射を検出するための自動車内センサ装置（１，１２）。  At least one photoelectric element (2, 3, 14) is fixed on a support member (4, 13) with MID technology in a single-part or multi-part configuration for detecting solar radiation acting on the vehicle In-car sensor device (1, 12).

Description

本発明は、自動車に作用する太陽放射を検出するための自動車内太陽センサに関する。   The present invention relates to an in-vehicle solar sensor for detecting solar radiation acting on an automobile.

太陽センサは、自動車内で利用されることが多く、その際、検知された太陽放射が他の方策と並んで空調装置の調整のために用いられる。太陽センサでは、光電素子、例えばフォトダーオードがプリント基板上に位置決めされ、その位置でプリント基板に結合されることで、素子の所望の立体的配置が得られる。しかし、この手順の場合、位置決めと固定あるいは接着とに非常に時間を要し、従ってまた非常にコストがかかるという短所がある。さらに、位置決めに不正確さが付きまとい、従って、この手法で生産された組立品の検知特性は、使用される素子の許容差を超えるばらつきを有する。
独国特許出願公開第１０３２３７０９号明細書 Solar sensors are often used in automobiles, where detected solar radiation is used to adjust the air conditioner along with other measures. In a solar sensor, a photoelectric element, such as a photodiode, is positioned on a printed circuit board and coupled to the printed circuit board at that position, thereby obtaining a desired three-dimensional arrangement of the elements. However, this procedure has the disadvantage that it takes a very long time for positioning and fixing or bonding and is therefore also very costly. Furthermore, the positioning is inaccurate, and therefore the sensing characteristics of assemblies produced in this manner have variations that exceed the tolerances of the elements used.
German Patent Application No. 10323709

本発明の課題は、前記短所がなく、光電素子を容易かつ正確かつ再現可能に取り付け可能であるセンサ装置を提供することにある。   It is an object of the present invention to provide a sensor device that does not have the disadvantages described above and can be mounted with photoelectric elements easily, accurately, and reproducibly.

この課題は、少なくとも１つの光電素子が単部品構成または複数部品構成の、ＭＩＤ技術による支持部材に固定されていることを特徴とするセンサ装置によって解決される。   This problem is solved by a sensor device characterized in that at least one photoelectric element is fixed to a support member of a single-part configuration or a multi-part configuration using MID technology.

ＭＩＤ（立体成形回路基板）は、導電路が成形部材、例えば射出成形部材に埋め込まれる際に用いられている技術のことを言う。これにより生じる立体的な支持部材には、直接構成部品を実装できる。これらの構成部品は、本発明においては、原則として、入射する太陽放射を検出するための光電素子であり、例えば、フォトダイオードあるいは太陽電池あるいは光電池として構成することができる。   MID (three-dimensional molded circuit board) refers to a technique used when a conductive path is embedded in a molded member, for example, an injection molded member. The component parts can be directly mounted on the three-dimensional support member generated thereby. In the present invention, these components are, in principle, photoelectric elements for detecting incident solar radiation, and can be configured as, for example, photodiodes, solar cells, or photovoltaic cells.

ＭＩＤ技術による支持部材の利用には、支持部材が光電素子を精密かつ再現可能に収容できるという効果がある。ＭＩＤ支持部材が複数部品で構成されている場合、本センサ装置はモジュール化することが可能であり、これにより、センサ装置の取り付けおよび必要であれば保守を簡単かつ低コストで実施できる。本センサ装置をモジュール方式で実施し、光電素子とその他の組立品とを複数の支持部材構成部品に配分し、これにより、別個に取り付けあるいは交換が行えるようにすることも考えられる。   The use of the supporting member by the MID technique has an effect that the supporting member can accommodate the photoelectric element precisely and reproducibly. When the MID support member is composed of a plurality of parts, the sensor device can be modularized, so that the sensor device can be attached and, if necessary, maintained easily and at low cost. It is also conceivable that the sensor device is implemented in a modular manner, and the photoelectric elements and other assemblies are distributed to a plurality of support member components, so that they can be mounted or replaced separately.

単数または複数の光電素子が、ＭＩＤ支持部材の平らな底面に対して傾斜して配置されていることが考えられる。これは、支持部材の底面に対して当該素子の取り付け角を調整することを可能にし、これにより、例えば、自動車内の所定の据え付け位置に応じてセンサ装置を適合させることが可能となる。例えば、センサ装置が自動車のダッシュボード部分に据え付けられる場合、ＭＩＤ支持部材の底面がダッシュボードに対して平行な面をなすようにすることも考えられる。従って、単数または複数のセンサを、ダッシュボードを基準にして、従ってまた自動車を基準にして位置決めすることが可能である。   It is conceivable that the single or plural photoelectric elements are arranged to be inclined with respect to the flat bottom surface of the MID support member. This makes it possible to adjust the mounting angle of the element relative to the bottom surface of the support member, which makes it possible to adapt the sensor device, for example, according to a predetermined installation position in the automobile. For example, when the sensor device is installed on a dashboard portion of an automobile, it is conceivable that the bottom surface of the MID support member forms a plane parallel to the dashboard. It is thus possible to position the sensor or sensors relative to the dashboard and thus also relative to the vehicle.

有利な１つの実施形態では、センサ装置が、ＭＩＤ支持部材上に少なくとも２つの光電素子を有し、それらの光電素子の表面が互いに対して傾斜して配置されていることを特徴とする。従って、これらの素子表面に対する垂直線は互いに対して平行ではない。この配置は、特に、太陽放射の入射方向をより容易に検知できる点で秀でている。検知された太陽光の入射領域は複数のセクタに区分されており、この区分を適当な評価電子システムを用いて評価することができ、これにより、例えば、太陽放射の入射方向を検出することができる。   In one advantageous embodiment, the sensor device is characterized in that it has at least two photoelectric elements on the MID support member, the surfaces of the photoelectric elements being arranged inclined relative to each other. Therefore, the normals to these device surfaces are not parallel to each other. This arrangement is particularly excellent in that it can more easily detect the incident direction of solar radiation. The detected sunlight incident area is divided into a plurality of sectors, which can be evaluated using a suitable evaluation electronic system, for example, to detect the incident direction of solar radiation. it can.

もう１つの実施形態では、センサ装置が、ＭＩＤ支持部材に組み込まれた、コネクタまたはその他の電気的接触部を収容するための接続部を有する。その他の電気的接触部とは、例えば、接続ピンと協働する凹部である。これらの接続ピンが基板に配置されている場合、センサ装置は用意に基板に嵌着することができる。この接続部により、センサ装置の取り付けまたは交換が容易になり、ケーブルに接続されたコネクタのような、外方向へ延設された接続手段が不必要となる。この組み込まれた接続部を介して、センサ装置は直接自動車電子システムに、例えば、車両のデータバスを通じて接続することができる。さらに、この接続部は、ＭＩＤ支持部材の構成部品として、回路基板またはコネクタまたはその他の組立品と協働する接続ピンの形で構成することが可能である。この接続ピンは、ＭＩＤ材料自体から容易に成形することができる。   In another embodiment, the sensor device has a connection for receiving a connector or other electrical contact incorporated into the MID support member. The other electrical contact portion is, for example, a recess that cooperates with the connection pin. When these connection pins are arranged on the substrate, the sensor device can be easily fitted on the substrate. This connecting portion facilitates the attachment or replacement of the sensor device, and eliminates the need for connecting means extending outwardly, such as a connector connected to the cable. Through this built-in connection, the sensor device can be connected directly to the vehicle electronic system, for example via the vehicle data bus. Furthermore, the connection can be configured in the form of a connection pin that cooperates with a circuit board or connector or other assembly as a component of the MID support member. This connection pin can be easily molded from the MID material itself.

本発明のもう１つの有利な実施形態では、ＭＩＤ支持部材が複数部品で構成されている。この場合、各々の部品は、互い対して変位可能であるように結合されている。これにより、例えば、センサ装置を自動車内において精密に位置決めすることが可能となる。しかしまた、センサ装置の動作中に、例えば、単数あるいは複数の光電素子のトラッキングのために変位を行うことも可能である。その際、この変位性は回転方向にも並進方向にも可能であり、これにより、全ての自由度において普遍的な適合手段が得られる。本形態では、変位は電動または手動で行われる。   In another advantageous embodiment of the invention, the MID support member is composed of multiple parts. In this case, each part is connected so as to be displaceable with respect to each other. Thereby, for example, the sensor device can be accurately positioned in the automobile. However, it is also possible to perform displacement during the operation of the sensor device, for example for tracking of one or more photoelectric elements. In this case, this displacement is possible both in the direction of rotation and in the direction of translation, which gives a universal adaptation means in all degrees of freedom. In this embodiment, the displacement is performed electrically or manually.

さらに、少なくとも１つの温度センサをＭＩＤ支持部材上に配置することが可能である。これにより、センサ装置を用いて太陽照射以外に温度も検出することが可能となる。この情報は、特に、空調装置の調整のために有効である。   Furthermore, it is possible to arrange at least one temperature sensor on the MID support member. Thereby, it becomes possible to detect temperature other than solar irradiation using a sensor apparatus. This information is particularly useful for adjusting the air conditioner.

有利には、本センサ装置は、電気的または電子的な構成部品が付加され、ＭＩＤ支持部材に結合されていることを特徴とする。これらの構成部品により、例えば、光電素子を較正すること、あるいはセンサ装置を直接自動車の電子システムに接続できるように光電素子の出力信号を用意することが可能となる。また、ＭＩＤ支持部材を直接プリント基板に固定することで、できる限り短い信号経路を実現し、従ってまた、測定信号の歪みを防止または回避することが考えられる。   Advantageously, the sensor device is characterized in that electrical or electronic components are added and coupled to the MID support member. These components make it possible, for example, to calibrate the photoelectric element or to prepare the output signal of the photoelectric element so that the sensor device can be directly connected to the electronic system of the vehicle. It is also conceivable to fix the MID support member directly to the printed circuit board to realize a signal path that is as short as possible, and thus prevent or avoid distortion of the measurement signal.

もう１つの実施形態では、センサ装置が、光電素子の上方に配置された、入射光を拡散するための拡散キャップを有している。例えば、独国特許出願公開第１０３２３７０９号明細書に記載されたこの種の拡散キャップは、とりわけ太陽光が水平な入射角度でも光電素子に当たることを可能にする。   In another embodiment, the sensor device has a diffusion cap for diffusing incident light disposed above the photoelectric element. For example, a diffusion cap of this kind described in German Offenlegungsschrift 10 323 709 allows in particular sunlight to strike the photoelectric element even at horizontal incident angles.

有利には、ＭＩＤ支持部材は、センサ装置を自動車内に固定可能な、および／または拡散キャップまたはカバーのような手段をセンサ装置に固定可能な機械的手段を有する。ＭＩＤ支持部材は原則として射出成形部材であるので、この射出成形部材に凹部、凸部、保持手段などの機械的手段を設けることができる。従って、その他の構成部品なしでセンサ装置を車両内に固定し、さらに拡散キャップまたはカバーをセンサ装置に結合することが可能である。これにより、センサ装置またはセンサ装置の部品の取り付け、あるいは状況に応じて必要となる修理をさらに簡素化することが可能となる。   Advantageously, the MID support member has mechanical means by which the sensor device can be secured in the vehicle and / or means such as a diffusion cap or cover can be secured to the sensor device. Since the MID support member is in principle an injection-molded member, the injection-molded member can be provided with mechanical means such as a concave portion, a convex portion, and a holding means. Therefore, it is possible to fix the sensor device in the vehicle without any other components and to couple the diffusion cap or cover to the sensor device. This makes it possible to further simplify the attachment of the sensor device or the parts of the sensor device, or the repair required depending on the situation.

２つの実施例を用いて、本発明についてさらに詳述する。   The invention will be further described in detail using two examples.

図１のセンサ装置１は、原則として、導線路９が実装された、ＭＩＤ技術による支持部材４と、２つのフォトダイオード２および３とからなる。ＭＩＤ支持部材４の平らな底面６はＸＹ平面に対して平行に位置している。フォトダイオード２および３は互いに対して傾斜して配置されており、本例では、ＸＹ平面を基準にして対称な配置が示されている。さらに、フォトダイオード２および３は、ＭＩＤ支持部材４の平らな底面６に対しても傾斜して配置されている。ＭＩＤ支持部材４によって特に効率よく実現できるこの立体配置を基にして、入射する太陽放射の方向評価を改良することが可能である。   The sensor device 1 shown in FIG. 1 includes, in principle, a support member 4 based on MID technology on which a conductive line 9 is mounted, and two photodiodes 2 and 3. The flat bottom surface 6 of the MID support member 4 is located parallel to the XY plane. The photodiodes 2 and 3 are arranged to be inclined with respect to each other, and in this example, a symmetrical arrangement with respect to the XY plane is shown. Further, the photodiodes 2 and 3 are also inclined with respect to the flat bottom surface 6 of the MID support member 4. Based on this configuration, which can be realized particularly efficiently by the MID support member 4, it is possible to improve the evaluation of the direction of the incident solar radiation.

好ましい１つの実施形態では、ＭＩＤ支持部材４の垂直部７に、図には示されていない抵抗が設けられており、この抵抗によってフォトダイオード２および３を較正できる。ＭＩＤ支持部材４の面５には凹部８が設けられており、この凹部は、ＭＩＤ支持部材４の、面５に対向する裏面への導通を作り出すために必要とされる。そこには、接続ピンが配置されており、この接続ピンが凹部８の壁部を介して正面の導線路９に電気的に接続される。接続ピンによって、図示されていない接続コネクタとの電気的な接続が確立される。従って、センサ装置１は、コネクタを単に差し込むことによって自動車の搭載電子システムに接続される。   In a preferred embodiment, the vertical part 7 of the MID support member 4 is provided with a resistor not shown in the figure, which allows the photodiodes 2 and 3 to be calibrated. The surface 5 of the MID support member 4 is provided with a recess 8, and this recess is necessary for creating conduction to the back surface of the MID support member 4 facing the surface 5. There, a connection pin is arranged, and this connection pin is electrically connected to the front conductive line 9 through the wall portion of the recess 8. The connection pins establish an electrical connection with a connection connector (not shown). Accordingly, the sensor device 1 is connected to the on-board electronic system of the automobile by simply inserting the connector.

凸部１０を用いて、図示されていないカバーキャップをセンサ装置１に配置することができる。同様に示されていない更なる凹部あるいは凸部によって、センサ装置が使用場所に固定される。   A cover cap (not shown) can be disposed on the sensor device 1 using the convex portion 10. The sensor device is fixed in the place of use by means of further recesses or projections which are likewise not shown.

図２は、もう１つのセンサ装置１１の分解図を示す。ＭＩＤ支持部材１２には、フォトダイオード１３、温度センサ１４ならびに抵抗１５および１６が実装されている。ＭＩＤ支持部材１２は、図示されていない凸部を有し、この凸部へ拡散キャップ１７が嵌め込まれる。これにより、工具が必要とされない、あるいはほとんど必要とされない簡単な設置性と保守性が保証される。   FIG. 2 shows an exploded view of another sensor device 11. A photodiode 13, a temperature sensor 14, and resistors 15 and 16 are mounted on the MID support member 12. The MID support member 12 has a convex portion (not shown), and the diffusion cap 17 is fitted into the convex portion. This ensures simple installation and maintenance with little or no tools required.

ＭＩＤ支持部材１２は、ハウジング１８内に固定され、カバーキャップ１９によって保護される。カバーキャップは通気スリット２０を有し、この通気スリットを通じて温度センサ１４が外界と熱的接触している。ハウジング１８の中を接続ピン２１が摺動され、この接続ピンによってＭＩＤ支持部材１２との電気的な接続が確立される。   The MID support member 12 is fixed in the housing 18 and protected by a cover cap 19. The cover cap has a ventilation slit 20 through which the temperature sensor 14 is in thermal contact with the outside. A connection pin 21 is slid in the housing 18, and an electrical connection with the MID support member 12 is established by the connection pin.

温度センサ１４、抵抗１５あるいは１６または拡散キャップ１７のような構成要素は、本発明の概念を逸脱することなく、除外できることは自明である。   It will be appreciated that components such as temperature sensor 14, resistor 15 or 16 or diffusion cap 17 can be omitted without departing from the concept of the present invention.

本発明は、実施例において提示された実施形態に限定されるわけではない。これは、特に光電素子の種類および数および立体的配置に関連する。さらに、ＭＩＤ支持部材には、電気的または電子的な構成部品または組立品、例えば信号増幅器またはアナログデジタル変換器またはその他のセンサを実装することが可能である。   The invention is not limited to the embodiments presented in the examples. This is particularly relevant to the type and number of photoelectric elements and the three-dimensional arrangement. Furthermore, the MID support member can be mounted with electrical or electronic components or assemblies, such as signal amplifiers or analog-to-digital converters or other sensors.

本発明のセンサ装置の立体図である。It is a three-dimensional view of the sensor device of the present invention. もう１つのセンサ装置の分解図である。It is an exploded view of another sensor apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１ センサ装置
２ フォトダイオード
３ フォトダイオード
４ ＭＩＤ支持部材
５ 面
６ 底面
７ 垂直部
８ 凹部
９ 導線路
１０ 凸部
１１ センサ装置
１２ ＭＩＤ支持部材
１３ フォトダイオード
１４ 温度センサ
１５ 抵抗
１６ 抵抗
１７ 拡散キャップ
１８ ハウジング
１９ カバーキャップ
２０ 通気スリット
２１ 接続ピン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sensor apparatus 2 Photodiode 3 Photodiode 4 MID support member 5 Surface 6 Bottom face 7 Vertical part 8 Concave part 9 Conducting line 10 Convex part 11 Sensor apparatus 12 MID support member 13 Photodiode 14 Temperature sensor 15 Resistance 16 Resistance 17 Diffusion cap 18 Housing 19 Cover cap 20 Ventilation slit 21 Connection pin

Claims (9)

自動車に作用する太陽放射を検出するための自動車内センサ装置において、少なくとも１つの光電素子（２，３，１４）が単部品構成または複数部品構成の、ＭＩＤ技術による支持部材（４，１３）上に固定されていることを特徴とするセンサ装置（１，１２）。   In an in-vehicle sensor device for detecting solar radiation acting on a vehicle, at least one photoelectric element (2, 3, 14) on a support member (4, 13) by MID technology having a single-part configuration or a multi-component configuration The sensor device (1, 12) characterized by being fixed to the head. 前記ＭＩＤ支持部材上に少なくとも２つの光電素子（２，３）を有し、この場合、該光電素子（２，３）の表面が、互いに対して傾斜して配置されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置（１，１２）。   It has at least two photoelectric elements (2, 3) on the MID support member, and in this case, the surfaces of the photoelectric elements (2, 3) are arranged to be inclined with respect to each other. The sensor device (1, 12) according to claim 1. 前記単数の光電素子または複数の光電素子（２，３）が、前記ＭＩＤ支持部材（４）の平らな底面（６）に対して傾斜して配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ装置（１，１２）。   The single photoelectric element or the plurality of photoelectric elements (2, 3) are arranged to be inclined with respect to a flat bottom surface (6) of the MID support member (4). The sensor device (1, 12) according to 2. 前記ＭＩＤ支持部材（４）に、コネクタまたはその他の電気的接触部を収容するための接続部が組み込まれていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサ装置（１，１２）。   The sensor device (1) according to any one of claims 1 to 3, wherein the MID support member (4) incorporates a connector or a connecting portion for accommodating another electrical contact portion. 1,12). 前記ＭＩＤ支持部材（４）が複数部品構成である場合、該部品が、互いに対して変位可能であるように相互に結合されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のセンサ装置（１，１２）。   5. The device according to claim 1, wherein when the MID support member (4) has a multi-part configuration, the parts are connected to each other so as to be displaceable with respect to each other. The sensor device (1, 12) described. 少なくとも１つの温度センサ（１５）を前記ＭＩＤ支持部材（１３）上に有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のセンサ装置（１，１２）。   Sensor device (1, 12) according to any one of the preceding claims, characterized in that it has at least one temperature sensor (15) on the MID support member (13). 電気的または電子的な構成部品（１６，１７）が付加され、前記ＭＩＤ支持部材（１３）に結合されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のセンサ装置（１，１２）。   Sensor device (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that electrical or electronic components (16, 17) are added and connected to the MID support member (13). 1,12). 前記光電素子（１４）の上方に、入射光を拡散するための拡散キャップ（１８）が配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のセンサ装置（１，１２）。   The sensor device (1, 1) according to any one of claims 1 to 7, wherein a diffusion cap (18) for diffusing incident light is arranged above the photoelectric element (14). 12). 前記ＭＩＤ支持部材（４，１３）が、センサ装置（１，１２）を自動車内に固定可能な、および／または拡散キャップ（１８）またはカバーのような手段をセンサ装置（１２）に固定可能な機械的手段（１０）を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のセンサ装置（１，１２）。   Said MID support member (4, 13) can fix the sensor device (1, 12) in the vehicle and / or a means such as a diffusion cap (18) or cover to the sensor device (12). 9. Sensor device (1, 12) according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises mechanical means (10).
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